Nếu bạn sở hữu một cảm biến nhiệt, hẳn sẽ có lúc bạn có nhu cầu tìm hiểu về cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ. Tuy vậy, nhưng không phải ai cũng nắm được và hiểu rõ nguyên lý của cảm biến nhiệt. Vì thế, bài viết này được tạo ra nhằm không chỉ mang đến cho bạn những kiến thức cơ bản nhất về loại cảm biến nhiệt độ thông dụng nhất – RTD. Mà còn hướng dẫn bạn cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ đấy một cách đơn giản, dễ hiểu.
Ngoài ra, chúng tôi còn giới thiệu đến với các bạn về cách sử dụng bộ hiển thị nhiệt độ. Với nó, bạn sẽ có thể kiểm tra nhiệt độ cảm biến nhanh hơn. Hay nói đúng hơn, nó sẽ hiển thị nhiệt độ trực tiếp. Rất tiện lợi phải không nào? Không chỉ thế đâu, mà bộ hiển thị nhiệt độ này còn rất đơn giản để sử dụng.
Để biết cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ. Ta hãy đến với các khái niệm cơ bản.
RTD là viết tắt của Ressistance Temperature Detector. Với “ressistance” là “điện trở”, “temperature” là “nhiệt độ” và “detector” có nghĩa là “dò tìm”. RTD cơ bản mang nghĩa là dò nhiệt độ bằng điện trở.
Khái niệm về cảm biến nhiệt độ RTD.
Như đã nói ở trên, RTD chính là cảm biến nhiệt độ hoạt động với nguyên lý chính dựa trên sự thay đổi điện trở. Đây là phân nhánh sản phẩm phổ biến nhất trong tất cả các loại cảm biến nhiệt độ có mặt trên thị trường.
Tại sao ư? Đó chính là bởi khả năng ứng dụng thực tế vào các môi trường công nghiệp! Bởi đặc tính về độ bền cũng như khoảng đo nhiệt độ cao của chúng. RTD luôn là lựa chọn hàng đầu nếu nói về khả năng sử dụng. Không những thế, độ chính xác của cảm biến nhiệt độ RTD là rất cao. Nói đúng hơn là cao nhất trong tất cả các loại cảm biến nhiệt độ. Chính vì thế, khi nói về cảm biến nhiệt độ, đây sẽ là cái tên được sướng lên ở đầu danh sách ứng cử viên sáng giá.
Cấu tạo cảm biến nhiệt độ RTD.
Đối với các phần thiết yếu của cảm biến nhiệt độ RTD ta có các phần sau:
- Đầu dò cảm biến nhiệt độ: Đây là nơi dò nhiệt độ, bộ phận chính của cả thiết bị. Vì thế, sự ảnh hưởng của đầu dò tác động đến chất lượng sản phẩm là rất lớn.
- Ren kết nối: Dùng để cố định, lắp đặt cảm biến nhiệt độ vào môi trường đo. Ta cần phải biết được thông số bước ren, kích thước ren mới có thể thiết kế được nơi lắp đặt.
- Dây kết nối: Là nơi kết nối giữa đầu dò cảm biến nhiệt độ và thiết bị ngoại vi. Là một phần bắt buộc phải có từ đó ta mới có thể đo được giá trị nhiệt độ đo được.
Các phần tùy chọn còn lại có thể nói đến như:
- Vỏ bọc bảo vệ: Dùng để bảo vệ dây kết nối và cảm biến nói chung. Thông thường, nơi đâu sẽ có một khối đầu cuối nối với các dây kết nối của cảm biến. Sau đó ta sẽ dùng những đoạn dây ngoài để kết nối vào khối này.
- Thermowell: Nhằm bảo vệ đầu dò khỏi các tác động vật lý ở những môi trường làm việc đặc thù. Vỏ bọc đầu dò được áp dụng để tránh những sự va đập trực tiếp đấy. Chúng thường sẽ được kết nối qua ren kết nối của cảm biến nhiệt độ.
Cấu tạo đầu dò cảm biến nhiệt độ RTD.
Đối với đầu dò cảm biến nhiệt độ, chúng được cấu tạo từ 3 phần chính:
- Một vỏ bọc để bảo vệ lõi bên trong. Tránh để chúng tiếp xúc trực tiếp với môi trường đo nhiệt độ.
- Dây dẫn: Thường được làm từ các kim loại như bạch kim (pt: platinum), niken (ni:nikel), đồng (cu: copper). Đây là phần tạo nên sự thay đổi điện trở dựa trên nhiệt độ đo được. Chất liệu cấu tạo này rất quan trọng. Loại phổ biến nhất cũng như tốt nhất là bạch kim. Chúng có độ chính xác cao và khoảng nhiệt đo được rộng.
- Lõi không dẫn điện: Dùng để cuốn dây kim loại lên nó.
Nguyên lý cảm biến nhiệt độ RTD.
Cảm biến nhiệt độ RTD dựa trên sự thay đổi tương ứng giữa nhiệt độ và điện trở. Hay nói cách khác, khi nhiệt độ bên ngoài môi trường tăng thì điện trở cũng tăng theo và ngược lại.
Tuy nhiên giữa giá trị giữa tương ứng giữa nhiệt độ thực tế của môi trường và điện trở không phải là một đường thẳng, mà là một đường cong như sau:
Như các bạn có thể thấy, có một sự khác nhau giữa 3 đường đặc tính kia. Chúng đại diện cho từng loại vật liệu cấu thành dây dẫn trong đầu dò cảm biến nhiệt độ. Đối với bạch kim, bạn có thể thấy rằng khoảng nhiệt độ giới hạn lớn nhất. Điều này đồng nghĩa với những cảm biến có đầu dò làm bằng bạch kim sẽ có thể đo nhiệt độ trong khoảng rộng hơn.
Phân loại cảm biến nhiệt độ RTD:
Ngoài việc phân loại dựa trên vật liệu dây dẫn trong đầu dò cảm biến nhiệt độ. Chúng còn được phân loại dựa vào số dây. Điều này có liên quan đến đặc tính trong nguyên lý của cảm biến nhiệt độ – cầu wheatstone. Để giải thích đơn giản hơn thì với số lượng dây càng nhiều thì độ chính xác càng cao. Nhưng điều đó cũng kéo theo vấn đề giá thành tăng theo. Do đó tùy loại hình yêu cầu khác nhau mà các loại cảm biến khác nhau được sử dụng.
Ta sẽ thấy các loại cảm biến nhiệt độ từ 2 dây đến 4 dây và độ chính xác cũng như giá thành của chúng tăng dần theo số dây. Ta cần tối thiểu 2 dây để có thể cấp nguồn và đo giá trị điện trở. Cũng không thể có loại 5 dây vì do đặc tính của cầu wheatstone.
Số dây thông dụng nhất được sử dụng đó chính là 3 dây. Vì chúng đáp ứng được độ chính xác và chi phí cũng rất vừa phải. Còn đối với loại 2 dây, chúng có độ chính xác rất tệ, còn 4 dây thì quá đắt và độ chính xác cao đến mức không cần thiết.
Tóm lại, loại cảm biến nhiệt độ phổ biến nhất trên thị trường công nghiệp hiện nay chính là RTD Pt100.
Cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ RTD Pt100 bằng VOM.
Đối với trường hợp xảy ra các sự cố ngoài ý muốn gây biến dạng cảm biến nhiệt đo. Cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ đơn giản là sử dụng mắt thường để kiểm tra. Nếu các hư hại quá lớn như gãy đầu dò cảm biến nhiệt độ thì có lẽ mọi thứ đã quá rõ ràng. Cơ mà đối với những trường hợp, nhìn bên ngoài trông có vẻ ổn, nhưng lại xảy ra bất thường thì sao? Chúng tôi xin chia sẻ với các bạn cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ RTD Pt100 bằng VOM như sau.
Chuẩn bị trước khi kiểm tra:
Để tiến hành kiểm tra cảm biến nhiệt độ RTD Pt100. Đầu tiên ta phải đảm bảo những điều sau:
- Cách ly cảm biến khỏi hệ thống hoạt động. Điều này tránh được những rủi ro cho hệ thông vận hành cũng như cảm biến nhiệt độ.
- Kế đó, ta cho đầu dò cảm biến vào nơi có nguồn nhiệt mang độ chính xác cao.
- Chuẩn bị một đồng hồ VOM có khả năng đo điện trở (Ω).
Kiểm tra dây cảm biến nhiệt độ.
Đầu tiên, như các bạn đã biết cảm biến của chúng ta hoạt động theo nguyên lý điện trở. Ở nhiệt độ 0℃ cảm biến Pt100 sẽ có điện trở là 100Ω. Và dẫu chuyện gì có xảy ra đi nữa, thì giá trị điện trở này cũng không thể nào chạm đáy được. Vậy nếu như bạn kiểm tra giá trị điện trở của cảm biến nhiệt độ và màn hình hiển thị 0Ω thì nó nói lên điều gì? Bạn đoán đúng rồi đấy, thật đáng tiếc, nó đã hư rồi.
Nhưng làm cách nào để kiểm tra giá trị điện trở đấy và loại hư hại đấy là gì? Chúng tôi xin hướng dẫn phương pháp đấu dây cho cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ RTD Pt100 như sau:
Nếu dựa vào cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ và bạn nhận được giá trị điện trở hiển thị là 0Ω. Với điều kiện tiên quyết là đồng hồ VOM của bạn vẫn hoạt động tốt. Có thể thiết bị đã gặp những trường hợp sau:
- Tiếp xúc kém giữa dây kết nối và khối đầu cuối của cảm biến: Kiểm tra và kết nối lại chúng thật chặt bạn nhé.
- Đường dây kết nối bị hư hại (đứt): Hãy hàn hoặc thay dây kết nối khác nếu gặp hiện tượng trên.
- Dây dẫn của cảm biến nhiệt độ bị hư: Khó có thể nhận biết nhất. Trong trường hợp này, bạn có thể thay mới thiết bị. Hoặc gặp một cá nhân/ đội ngũ có chuyên môn cực tốt để sửa. Lưu ý rằng chúng tôi khuyến khích phương án thay.
Cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ dựa trên giá trị điện trở đo được.
Với cách đâu dây tương tự và cách đo tương tự bên trên. Ta dựa vào giá trị điện trở đo được và bảng giá trị tương ứng giữa nhiệt độ và điện trở để xác định như sau:
Đối với từng nhiệt độ đo được sẽ có giá trị điện trở tương ứng. Ta có thể thấy các giá trị này thay đổi không quá nhiều qua từng đơn vị nhiệt độ. Nếu bạn đo được một giá trị điện trở quá xa giá trị môi trường hiện tại thì cảm biến nhiệt độ của bạn đã có vấn đề.
Ví dụ: ở nhiệt độ 25℃ ta phải đo được giá trị điện trở xấp xỉ 109,73Ω.
Nếu như giá trị đó cách quá xa thì cảm biến của bạn đã bị hư. Ta cũng phải kiểm tra lại môi trường làm việc của nó. Xem có các tác động xấu đến cảm biến hay không và khắc phục chúng trước khi áp dụng sản phẩm mới vào. Hướng khắc phục là ta cần phải calib lại giá trị đo được từ cảm biến nhiệt độ trên màn hình hiển thị/ bộ điều khiển.
Như vậy, ở cuối bài đọcnày, bạn đã biết được những khái niệm cơ bản cũng như cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ. Tôi mong rằng bài viết này đã có thể giúp ích cho bạn không ít thì nhiều. Đối với kiến thức sâu như đại dương, ta chỉ như một giọt nước sóng sánh. Vì thế nên chúng tôi sẽ tiếp tục tìm hiểu và chia sẻ hiểu biết của mình đến với bạn đọc. Rất mong được gặp lại bạn ở những bài viết tiếp theo ♥♥♥♥♥♥♥♥.
